Hvad er præcipitationhærdning?
Udfældningshærdning, også benævnt aldershærdning, er en teknik, hvor varme påføres et formbart materiale, såsom en metallegering, for at styrke det. Teknikken hærder legeringen ved at skabe faste urenheder, kaldet præcipitater, som stopper bevægelsen af dislokationer i krystalgitterstrukturen. Dislokationer er den primære årsag til plasticitet i et materiale; således øger fraværet af forskydninger materialets udbytte styrke. Legeringer, der typisk anvendes, inkluderer legeringer af aluminium, magnesium, nikkel og titan.
Oprettelse af bundfaldshærdede materialer starter med at opvarme materialet til en meget høj temperatur for at opløse bundfaldet. Det tager overalt fra 1 time til 20 timer, før bundfaldet opløses fuldstændigt. Den nye blanding bliver derefter overmættet og er klar til at blive behandlet yderligere.
Overmætning af opløsningen opnås ved slukning. Quenching kan afsluttes i vand, luft eller en blanding af en luft og vand. Som et vigtigt trin i styrkelse af fast opløsning efterlader det materialet blødere og mere forberedt til den næste fase med nedbørshærdning.
Efter den indledende fase og den slukkefase ældes opløsningen. Kunstig aldring sker ved at opvarme opløsningen til over stuetemperatur og derefter lade den bløde i 2 til 20 timer. Ældningstemperatur og blødgøringstid bestemmes af den ønskede styrke for slutproduktet. Det er vigtigt at være meget forsigtig med både temperaturen og tiden, fordi for høj temperatur og for meget blødgøring kan føre til mindre bundfald, hvilket nedsætter styrken og øger duktiliteten.
Naturlig aldring er en anden mulighed. Hvis man beslutter at bruge denne mulighed, skal man være opmærksom på, at en naturlig aldring af en løsning tager meget længere tid end ovennævnte metode. Det kan tage overalt fra et par dage til flere uger.
Urenheder, der produceres gennem nedbørshærdningsprocessen, forstyrrer strukturen af krystalgitteret i rustfrit stål, aluminium og andre legeringer. De hæmmer forskydninger i disse strukturer, hvilket gør det sværere for løse partikler at skære igennem materialet. Hæmning af disse forstyrrelser er nøglen til at øge legeringens flydestyrke over tid.
Legeringer fremstillet ved nedbørshærdning har mange praktiske anvendelser i fremstillingsindustrien. De bruges normalt til at fremstille dele, der skal modstå situationer ved høj temperatur, såsom dele af et trykbeholder eller en turbolader. Mange legeringer har meget vigtige anvendelser i industrien. Silicium, en aluminiumslegering, bruges til fremstilling af halvledermaterialer. Kobber, en anden aluminiumslegering, bruges til en lang række formål fra skibsbygning til tagdækning.